(57)【要約】【課題】  液晶分子及び配向膜間における光化学反応を抑制すると共に、液晶装置を迅速且つ効率良く製造する。【解決手段】  反応活性サイトとなるシラノール基のうち配向膜１６の表面に存在するＯＨ部分にシラン化合物を反応させておくことによって、液晶分子５０ａと光化学反応するシラノール基を低減する。加えて、配向膜１６の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基のうち３０％以上にシラン化合物を結合することによって液晶分子及びシラノール基間に生じる光化学反応を抑制できるため、シラン化合物を用いた配向膜の表面に対する表面処理に要する処理時間を、配向膜１６の表面の存在するシラノール基の略全てにシラン化合物を結合させる場合に比べて処理時間が短くて済む。【選択図】  図６
2007025530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料によって形成された無機垂直配向膜を備えた液晶装置であって、
前記無機垂直配向膜の表面は、該表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上がシラン化合物と結合した状態になるように前記シラン化合物を用いて処理されていること
を特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記シラン化合物は、下記一般式（１）で表される化学構造を有すること
を特徴とする液晶装置。
【化１】
2007025530.tif 000022
（式中Ａは置換基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは０〜２の整数、ｎは０〜２の整数である。）
【請求項３】
前記置換基Ａは、下記一般式（２）乃至（１０）から選ばれた何れか一つの置換基であること
を特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
（一般式（２）乃至（１０）において、λは１〜１６の整数、ｋは１〜１６の整数である。）
【化２】
2007025530.tif 000023
【化３】
2007025530.tif 000024
【化４】
2007025530.tif 000025
【化５】
2007025530.tif 000026
【化６】
2007025530.tif 000027
【化７】
2007025530.tif 000028
【化８】
2007025530.tif 000029
【化９】
2007025530.tif 000030
【化１０】
2007025530.tif 000031
【請求項４】
無機材料によって形成された無機垂直配向膜を備えた液晶装置を製造するための液晶装置の製造方法であって、
斜方蒸着法を用いて前記無機垂直配向膜を形成する膜形成工程と、
前記無機垂直配向膜の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上がシラン化合物と結合した状態になるように前記シラン化合物を用いて前記表面を処理する表面処理工程とを備えたこと
を特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載の液晶装置を具備してなること
を特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、垂直配向モードによって配向される液晶を備えた液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液晶装置では、液晶分子の配向を規制するための液晶分子の配向モードとしては、電圧無印加状態で液晶分子が基板面に略平行で基板に垂直な方向にねじれた配向を持つツイステッド・ネマティック（Twisted Nematic；以下、ＴＮと略記する）モードと、液晶分子が垂直に配向した垂直配向モードとが知られている。信頼性等の面から従来はＴＮモードが主流であったが、垂直配向モードがいくつかの優れた特性を持っているため、垂直配向モードの液晶装置が注目されている。
【０００３】
垂直配向モードでは、例えば、液晶分子が基板面に対して垂直に配列された状態（法線方向から見た光学的リターデーションが無い）を黒表示として用いるため、黒表示の質が良く、高いコントラストが得られる。正面コントラストに優れる垂直配向型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）では、一定のコントラストが得られる視角範囲は水平配向モードのＴＮ液晶に比較して広くなる。加えて、画素内の液晶の配向方向を分割する配向分割（マルチドメイン）の技術を採用すれば、極めて広い視野角を得ることができる。
【０００４】
この種の液晶装置において垂直配向モードによって液晶分子を配向制御する場合、ポリイミド等の有機材料から形成された有機垂直配向膜だけでなく、ＳｉＯ又はＳｉＯ２等の無機材料を基板に斜方蒸着することによって形成された無機垂直配向膜も用いられる。
【０００５】
無機垂直配向膜を用いた液晶装置では、様々な観点から各種技術が開示されており、例えば、特許文献１では、液晶のプレチルト角を制御するために、無機配向膜の表面を有機の垂直配向剤で被覆する技術が開示されており、垂直配向剤の一例としてシランカップリング剤が挙げられている。特許文献２では、シリカ配向膜上に長鎖アルコールを反応させることによって液晶分子のプレチルト角を調整する技術が開示されている。特許文献３では、特許文献２で開示された長鎖アルコールをシリカ配向膜に反応させる反応方法について記載されている。特許文献４では、ＳｉＯｘ斜方蒸着膜である配向膜上に高級アルコールの層を形成することによって強誘電性液晶の動作電圧を低減する技術が開示されている。
【０００６】
また、近年では、液晶プロジェクタの高精細化、高輝度化、及び低価格化に伴う液晶ライトバルブの小型化を求める要請によって、ライトバルブに入射させる光の強度が強くなってきている。そのためポリイミド膜等の有機材料で形成された垂直配向膜を使用した液晶ライトバルブでは、光や熱によって配向膜が劣化し、その結果、配向膜による液晶分子の配向規制力が低下して、液晶分子の配向状態が乱れ、コントラスト比が低下する等の表示不良が生じることがある。このため、有機垂直配向膜に比べて耐光性や耐熱性に優れた無機垂直配向膜が特に注目されている。このような無機垂直配向膜は、通常ＳｉＯ又はＳｉＯ２等の無機材料を用いて斜方蒸着法によって形成される。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２５９１１６号公報
【特許文献２】特開平５−１８８３７６号公報
【特許文献３】特開平７−１３４２９９号公報
【特許文献４】特開２０００−４７２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、斜方蒸着法により基板面上に形成された無機垂直配向膜において、その表面や内部に例えばダングリングボンドが存在することで、電気的に不安定な欠陥部分が生じ、良好な膜質が得られないことがある。無機配向膜における電気的に不安定な欠陥部分には、例えば水分が反応してシラノール基が形成される。電気光学装置の組立後に、無機配向膜と接する例えば液晶分子が、液晶装置の動作時に発生する高輝度の光によって該シラノール基と光化学反応してしまう恐れがある。このような光化学反応が生じると、液晶分子とシラノール基との結合に起因する光漏れ等が生じることによって、電気光学装置内における表示画像の品質が劣化する問題点がある。上述した特許文献１乃至４では、液晶装置の高輝度化の要請によって液晶分子及びシラノール基の光化学反応による結合が顕在化し、表示画像の画質が低下する問題点について認識されていない。加えて、積極的に液晶分子及びシラノール基の光化学反応を抑制するための具体的な技術も開示されていない。例えば、特許文献１に開示された技術では、垂直配向剤は予め形成された無機配向膜による液晶分子の配向規制力を高めるために用いられており、本願発明者が指摘する問題点を解決するための技術については言及されていない。
【０００９】
加えて、蒸着工程を経て無機垂直配向膜を形成する際には、有機材料で形成された配向膜を形成する場合に比べて液晶装置の製造工程が煩雑となる。より具体的は、無機垂直配向膜が形成される基板をチャンバー等に収容した後、所定の真空度に維持された状態で無機材料を基板に蒸着させるため、有機材料を用いた配向膜を形成する場合に比べて液晶装置を迅速に製造することがより強く求められる。
【００１０】
このように、無機垂直配向膜を備えた液晶装置では、液晶装置の高輝度化の要請に伴い、表示性能及び製造プロセスに関して解決困難な問題点を抱えている。
【００１１】
よって、本発明は、例えば無機垂直配向膜の表面に形成されたシラノール基及び液晶分子の光化学反応が抑制されており、且つ迅速な製造プロセスで製造可能な液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、無機材料によって形成された無機垂直配向膜を備えた液晶装置であって、前記無機垂直配向膜の表面は、該表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上がシラン化合物と結合した状態になるように前記シラン化合物を用いて処理されている。
【００１３】
本発明に係る液晶装置によれば、無機垂直配向膜の表面に存在するシラノール基が光化学反応によって液晶分子と結合することを抑制できる。例えばＳｉＯ又はＳｉＯ２等の無機材料を基板面に斜方蒸着させることによって形成された無機垂直配向膜及び液晶分子の光化学反応を低減でき、長期間に亘って高品質の画像を表示することが可能である。より具体的には、水分が無機垂直配向膜の欠陥部分に反応して形成されるシラノール基は反応活性が高いため、シラノール基のうち無機垂直配向膜の表面に存在するＯＨ部分にシラン化合物を反応させておくことにより、液晶装置の動作時に液晶分子と光化学反応するシラノール基の反応活性を低減することが可能である。
【００１４】
液晶分子及びシラノール基の結合は、無機垂直配向膜の表面を、この表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上がシラン化合物と結合した状態になるようにシラン化合物を用いて処理することによって抑制される。より具体的には、分子レベルのサイズで見て、シラノール基に結合するシラン化合物の末端基のサイズは、無機垂直配向膜の表面で隣接するシラノール基の間隔に比べて大きいため、シラノール基に結合したシラン化合物の末端基が、シラン化合物が結合されていないシラノール基及び液晶分子間で立体障害を生じさせることにより、シラノール基及び液晶分子の結合が抑制されると考えられる。
【００１５】
シラノール基及び液晶分子間の結合を抑制する観点のみを考慮すれば、無機垂直配向膜の表面に存在するシラノール基の全てにシラン化合物を反応させておけばよいと考えられる。しかしながら、化学反応論的に見てシラノール基の全てにシラン化合物を結合させることは困難であり、加えてシラノール基及びシラン化合物を反応させるために長時間に亘って無機垂直配向膜の表面処理に時間を要することは、迅速な製造プロセスによって液晶装置を製造する観点からは好ましくない。したがって、無機垂直配向膜の表面を、この表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上がシラン化合物と結合した状態になるようにシラン化合物を用いて処理しておけば、液晶分子及びシラノール基の結合を抑制できることに加え、無機垂直配向膜の表面処理も迅速且つ効率的に行うことが可能である。
【００１６】
尚、シラン化合物と結合される単位面積当たりのシラノール基は３０％以上であれば如何なる値でもよく、無機垂直配向膜の表面処理に用いるシラン化合物の種類、各種無機配向膜の構成材料、或いは各種製造条件の許容範囲に応じて個別具体的に設定すればよい。
【００１７】
本発明の「無機垂直配向膜」とは、典型的には、基板上にシリカ（ＳｉＯ２）等の無機材料を例えば斜方蒸着法により堆積して形成されており、液晶分子を垂直配向モードで配向規制する配向膜である。無機垂直配向膜によって液晶分子の配向を規制する配向規制力は、無機垂直配向膜の表面形状によって概ね決まる。より具体的には蒸着された無機材料で構成される柱状結晶の高さや基板面に対する柱状結晶の傾斜角で決まる。このような柱状結晶の高さ（通常数十ｎｍ）に対して、無機垂直配向膜の表面におけるシラノール基とシラン化合物の反応層（通常十オングストローム程度）は極めて薄いため、シラン化合物で無機垂直配向膜を処理することによって液晶分子に対する配向規制力は影響を受けない。したがって、無機垂直配向膜の配向規制力を低下させることなく、無機垂直配向膜の寿命を延ばすことができる。また、無機垂直配向膜が形成される基板は、例えば画素電極や画素駆動用のＴＦＴ等が形成されたＴＦＴアレイ基板、或いはＴＦＴアレイ基板と対向配置されて液晶を挟持する対向基板であり、無機垂直配向膜はこれら基板の基板面のうち液晶に臨む側に形成されことによって、より効果的に液晶分子の配向規制力を高めることができる。ＴＦＴアレイ基板面上には、例えば無機垂直配向膜の下地として、画素電極を駆動するための配線や駆動素子が作りこまれた積層構造が形成され、この積層構造の最上層に画素電極が画素毎に所定のパターンで島状やストライプ状に形成される。無機垂直配向膜が形成された対向基板は、画素毎に開口領域を規定するための遮光膜が作りこまれているとともに、複数の画素電極と対向することになる対向電極が最上層に配置された積層構造を有する。
【００１８】
以上のように、本発明に係る液晶装置によれば、その動作時にシラノール基及び液晶分子の光化学反応が生じることを低減できるため、結果的に長期間に亘って高画質の画像表示を行うことができる。即ち、本発明に係る液晶装置は優れた寿命特性を有する。加えて、シラノール基及び液晶分子の光化学反応を低減するためには、無機垂直配向膜の表面に存在するシラノール基の３０％以上をシラン化合物と結合させておけばよいため、無機垂直配向膜の表面を迅速に表面処理でき、液晶装置を効率良く製造することが可能である。
【００１９】
本発明に係る液晶装置では、前記シラン化合物は、下記一般式（１）で表される化学構造を有していてもよい。
【００２０】
【化１】
2007025530.tif 000003
【００２１】
（式中Ａは置換基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは０〜２の整数、ｎは０〜２の整数である。）
この態様によれば、一般式（１）で表されるシラン化合物をシラノール基に結合させた際に、置換基Ａが液晶分子に最も近い位置に位置することになる。置換基Ａのサイズは、向き垂直配向膜の表面に存在するシラノール基の間隔に比べて大きい。したがって、置換基Ａが液晶分子及び未反応のシラノール基間で立体障害を生じさせ、液晶分子及びシラノール基間で生じる光化学反応を抑制できる。
【００２２】
この態様では、前記置換基Ａは、下記一般式（２）乃至（１０）から選ばれた何れか一つの置換基（一般式（２）乃至（１０）において、λは１〜１６の整数、ｋは１〜１６の整数である。）を含んでいてもよい。
【００２３】
【化２】
2007025530.tif 000004
【００２４】
【化３】
2007025530.tif 000005
【００２５】
【化４】
2007025530.tif 000006
【００２６】
【化５】
2007025530.tif 000007
【００２７】
【化６】
2007025530.tif 000008
【００２８】
【化７】
2007025530.tif 000009
【００２９】
【化８】
2007025530.tif 000010
【００３０】
【化９】
2007025530.tif 000011
【００３１】
【化１０】
2007025530.tif 000012
【００３２】
この態様では、無機垂直配向膜の表面におけるシラノール基及び液晶分子の光化学反応の抑制効果、即ち無機垂直配向膜の耐光性の向上が可能になることに加え、置換基Ａの種類に応じて無機垂直配向膜の疎水性又は液晶分子に対する親和性を高めることができる。より具体的には、疎水性或いは撥水性が向上することにより、無機垂直配向膜の表面にシラノール基が形成されることを抑制でき、間接的に無機垂直配向膜及び液晶分子の光化学反応を抑制できる。また、液晶分子に対する親和性が向上することにより無機垂直配向膜による液晶分子の配向規制が容易となり、長期間に亘って高品質の画像表示が可能になる。
【００３３】
この態様の「置換基Ａ」は、シラン化合物のうちシラン化合物中の鎖状炭化水素（ＣｍＨ２ｍ）と結合する部分であり、一般式（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、（９）及び（１０）の夫々で表したアルキル基、パーフルオロアルキル基、ビニル基、フェニル基、フェニルアミノ基、スチリル基、ベンゼトリフルオリド基、エポキシシクロヘキシル基、グリシドキシプロピル基等の置換基である。これら置換基の化学的な特性に応じて無機垂直配向膜の疎水性、撥水性又は液晶分子に対する親和性を高めることができる。
【００３４】
本発明に係る液晶装置の製造方法は上記課題を解決するために、無機材料によって形成された無機垂直配向膜を備えた液晶装置を製造するための液晶装置の製造方法であって、
斜方蒸着法を用いて前記無機垂直配向膜を形成する膜形成工程と、前記無機垂直配向膜の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上がシラン化合物と結合した状態になるように前記シラン化合物を用いて前記表面を処理する表面処理工程とを備える。
【００３５】
本発明に係る液晶装置の製造方法によれば、上述した本発明の液晶装置と同様に液晶装置の高輝度化の要請に伴って顕在化する液晶分子の耐光性低下、即ち液晶分子及びシラノール基が結合することに起因する画質の低下を抑制でき、長期間に亘って高品質の画像を表示できるうえ、液晶装置を効率良く製造することが可能である。
【００３６】
膜形成工程では、例えば画素電極が形成されたＴＦＴアレイ基板等の基板面の法線方向に対して所定の角度で酸化シリコン等の無機材料を蒸着させることによって、基板面に対して所定の角度で配列された柱状結晶を成長させる単純な斜方蒸着により膜厚１０ｎｍから５０ｎｍ程度の無機垂直配向膜を形成することができる。
【００３７】
表面処理工程では、シラン化合物を所定の溶媒に所定の濃度となるように溶解させた溶液を作製し、この溶液に無機垂直配向膜が形成された基板を浸漬させることによって無機垂直配向膜の表面に形成されたシラノール基とシラン化合物とを化学的に反応させることができる。この態様では、無機垂直配向膜の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上がシラン化合物と結合されていればよいので、無機垂直配向膜の表面に存在するシラノール基の略全てにシラン化合物を結合させる場合に比べて表面の処理時間を短縮することが可能である。
【００３８】
本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置を備えている。
【００３９】
本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、高品位の表示が長期間に亘って可能な、投射型表示装置、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することが可能である。
【００４０】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下図面を参照しながら、本実施形態の液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器を説明する。以下の実施形態では、本発明の液晶装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
【００４２】
（液晶装置の構成）
先ず、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここに図１は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素とともに対向基板の側からみた平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´断面図である。尚、以下で参照する各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
【００４３】
図１及び図２において、本実施形態の液晶装置１では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００４４】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材５６が散布されている。図２には、ギャップ材５６として略球状のガラスビーズを、シール材５２に混入した構成を示してある。尚、ギャップ材５６を、シール材５２に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域１０ａ又は画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。
【００４５】
図１において、シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
【００４６】
周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。また、走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。
【００４７】
ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００４８】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である画素スイッチング用のＴＦＴ（Thin Film Transistor）や走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。この積層構造の詳細な構成については図２には図示を省略してあるが、この積層構造の最上層に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明材料からなる画素電極９ａが、画素毎に所定のパターンで島状に形成されている。そして、画素電極９ａ上には、例えばシリカ（ＳｉＯ２）等の無機材料からなる配向膜１６が設けられている。
【００４９】
他方、対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上に、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３は、例えば対向基板２０における対向面上に平面的に見て、格子状に形成されている。対向基板２０において、遮光膜２３によって非開口領域が規定され、遮光膜２３によって区切られた領域が開口領域となる。尚、遮光膜２３をストライプ状に形成し、該遮光膜２３と、ＴＦＴアレイ基板１０側に設けられたデータ線等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。
【００５０】
そして、遮光膜２３上に、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向して形成される。また、遮光膜２３上に、画像表示領域１０ａにおいてカラー表示を行うために、開口領域及び非開口領域の一部を含む領域に、図２には図示しないカラーフィルタが形成されるようにしてもよい。
【００５１】
対向基板２０の対向面上における、これら各種の構成要素が作り込まれた積層構造上には、例えばシリカ（ＳｉＯ２）等の無機材料からなる配向膜２２が形成されている。対向電極２１は、対向基板２０上の積層構造の最上層に配置されると共に、対向電極２１上に配向膜２２が形成されている。
【００５２】
尚、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０のいずれか一方の対向面上に配向膜を形成するようにしてもよい。但し、液晶装置１が備える配向膜１６及び２２は、寿命を延ばすために無機材料で形成されている。加えて、配向膜１６及び２２は、液晶分子を垂直配向モードで配向制御するように、基板面に対して所定の角度で結晶成長させた柱状結晶からなる無機垂直配向膜である。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、一対の配向膜１６及び２２間で、所定の配向状態をとる。
【００５３】
後に詳述するように、配向膜１６及び２２の表面は、液晶５０が注入される前に予めシラン化合物を用いて表面処理されている。
【００５４】
尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
【００５５】
ここで、図３には、図２に対応する断面の構成について、特に、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された配向膜１６による液晶の配向について模式的に示してある。
【００５６】
図３において、ＴＦＴアレイ基板１０において液晶層５０と対向する側の基板面上に、ＴＦＴ等の各種構成要素が作りまれた積層構造９０が形成されており、積層構造９０の最上層に画素電極９ａが画素毎に形成されている。そして、画素電極９ａ上に、無機材料の柱状構造物１６ａがＴＦＴアレイ基板１０の基板面に対して所定の角度をなして配列することにより、無機材料が堆積して、配向膜１６が形成されている。このように形成された配向膜１６は、表面形状効果により、液晶分子５０ａの配向状態を垂直配向モードによって規制できる。尚、図３を参照して説明した配向膜１６による液晶の配向については、対向基板２０上に形成された配向膜２２についても同様である。
【００５７】
次に、以上の如く構成された液晶装置１における回路構成及び動作について、図４を参照して説明する。ここに図４は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
【００５８】
図４において、本実施形態における液晶装置１の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
【００５９】
また、ＴＦＴ３０のゲートにゲート電極３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１１ａ及びゲート電極３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００６０】
画素電極９ａを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、対向基板２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。
【００６１】
ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。この蓄積容量７０は、走査線１１ａに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むとともに定電位に固定された容量電極３００を含んでいる。
【００６２】
（配向膜の表面における化学的な構造）
次に図５乃至図７を参照しながら、液晶装置１が備える配向膜１６の表面の化学的な構造について説明する。図５は、シラン化合物で表面処理されていない配向膜１６における表面の化学的な構造を模式図である。図６は、本実施形態の液晶装置１の配向膜１６における表面の化学的な構造を示す模式図であり、シラン化合物で表面処理された状態を示す図である。図７は、図６と同趣旨の図であり、隣接するシラノール基に結合したシラン化合物が互いに結合した状態を示す。
尚、配向膜２２についても、配向膜１６と同様にシラン化合物を用いて表面処理されているため、配向膜２２について詳細な説明は省略する。
【００６３】
図５において、シリカ（ＳｉＯ２）等の無機材料からなる配向膜１６は、外部の水分と反応しやすく、典型的には、その表面にシラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）を有している。シラノール基は、反応性が高く、仮に何らの対策も施さねば、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間に狭持された液晶層５０の液晶分子と反応してしまう。特に例えばプロジェクタ等の装置として使用される際に照射される光によって反応する、即ち光化学反応を生じてしまう。このような光化学反応が液晶装置の動作時に照射される光によって生じるため、液晶装置の動作に伴い、配向膜１６による液晶分子の配向制御力が低下し、配向膜１６の耐光性が低下する。即ち、液晶装置の表示性能が序々に低下し、液晶装置が高品質の画像を表示できる期間が短くなってしまう。
【００６４】
そこで図６及び図７に示すように、液晶装置１において、配向膜１６の表面は、この表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上が下記一般式（１）で表されるシラン化合物と結合した状態になるようにこのシラン化合物を用いて処理されている。
【００６５】
【化１１】
2007025530.tif 000013
【００６６】
より具体的には、例えばトリメトキシシラン系のシラン化合物を用いた場合、図６に示すように、トリメトキシシラン系のシラン化合物が互いに結合することなく、表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上の夫々に個別に結合している。ここで、シラノール基に結合したトリメトキシシラン系のシラン化合物の分子サイズは、配向膜１６の表面に存在するシラノール基の間隔に比べて大きい。したがって、配向膜１６の表面に存在するシラノール基の略全てにシラン化合物が結合させなくても、シラノール基に結合したシラン化合物の末端基が、シラン化合物が結合されていないシラノール基及び液晶分子間で立体障害を生じさせる。この場合、末端基Ｒが、立体障害の発生に主に寄与し、シラノール基に結合したシラン化合物が、液晶装置の動作時にシラン化合物が結合されていないシラノール基と液晶分子とが光化学反応によって結合することを抑制でき、配向膜１６の耐光性を高めることが可能である。
【００６７】
また、図７に示すように、シラノール基及びトリメトキシシラン系のシラン化合物が結合した状態でシラン化合物が互いに結合することによって、配向膜１６の表面に部分的に単一分子層で構成される反応層３１が形成されていてもよい。ここで、シラノール基に個別に結合したシラン化合物のサイズ、及び反応層３１のサイズは、配向膜１６の膜厚に比べて極めて小さい。例えば、配向膜１６を構成する柱状結晶の高さ（通常数十ｎｍ）に対して、配向膜１６の表面におけるシラノール基とシラン化合物との反応層（通常十Å程度）は極めて薄いため、シラン化合物で配向膜１６を処理することによって液晶分子に対する配向規制力は影響を受けない。したがって、基板上にシリカ（ＳｉＯ２）等の無機材料を例えば斜方蒸着法により堆積して形成されており、液晶分子を垂直配向モードで配向規制する配向膜１６の配向規制力が、シラノール基に結合したシラン化合物によって阻害されることはない。
【００６８】
尚、シラン化合物と結合させる単位面積当たりに存在するシラノール基の下限値は、シラノール基及び液晶分子間に生じる光化学反応が生じないようにシラノール基に結合させるシラン化合物のサイズ、即ち化学構造に応じて理論的或いは実験的に求めればよく、後述するように表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上にシラン化合物が結合するように配向膜１６の表面をシラン化合物を用いて処理しておけば、液晶装置の耐光性能が向上する。
（実施例）
次に図８を参照しながら、配向膜の耐光性が向上するためにどの程度のシラノール基とシラン化合物とを結合させればよいかを確認するために本願発明者が行った実験結果を説明する。図８は、本願発明者が行った実験結果を示したグラフであり、横軸が表面被覆率（％）、即ち、配向膜の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基のうちシラン化合物と結合されたシラノール基の割合を示している。縦軸は、シラン化合物で表面処理された配向膜を備える液晶装置の耐光寿命を示している。ここで、耐光寿命とは、シラン化合物で表面処理されていない配向膜を備えた液晶装置に対する相対的な寿命を意味し、表示画像の画質が低下するまでの期間を相対的に数値化したものである。より具体的には、未処理の配向膜を備えた液晶装置を動作させた場合に表示画像が一定の画質以下になる期間を基準として、配向膜が表面処理された液晶装置の表示画像の画質が一定の基準以下になるまでの期間を相対的に数値したものである。即ち、耐光寿命が１以上であれば、シラン化合物によって表面処理を行うことによって配向膜の耐光性が高められていることになる。配向膜は、ＳｉＯ又はＳｉＯ２等の無機材料を斜方蒸着法によって基板に蒸着させてなるものであり、垂直配向モードで液晶を配向制御する無機垂直配向膜である。
【００６９】
本実験では、先ずシラン化合物の一例であるビニルトリエトキシシランをエタノールに溶解させ、４０℃の環境下でビニルエトキシシランの濃度が０．１重量％となるようにエタノール溶液を作製し、このエタノール溶液に配向膜を浸漬させ、加熱した。その後、基板をエタノール溶液から取り出して乾燥させた後、シラン化合物を含まない溶剤で洗浄し、未反応物を除去した後に乾燥させた基板を用いて液晶装置を組み上げて本実験を行った。
【００７０】
その結果、図８において、耐光寿命は、表面被覆率が３０％で顕著に向上し、それ以上表面被覆率において耐光寿命が高い水準に維持されることが分かった。即ち、配向膜の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上のビニルエトキシシランを結合させることによって、耐光性が顕著に高まることが確認された。
【００７１】
本実施例では、シラン化合物の一例としてビニルエトキシシランを用いて配向膜の表面を処理したが、一般式（１）で表されるシラン化合物に含まれる置換基Ａを化学式（２）乃至（１０）で表される置換基で置換したシラン化合物１乃至９を用いても同様の効果が得られる。尚、一般式（２）乃至（１０）に表した置換基は、順にアルキル基、パーフルオロアルキル基、ビニル基、フェニル基、フェニルアミノ基、スチリル基、ベンゼトリフルオリド基、エポキシシクロヘキシル基、グリシドキシプロピル基である。下記一般式（１）乃至（１０）において、ｌは１〜３の整数、ｍは０〜２の整数、ｎは０〜２の整数、λは１〜１６の整数、ｋは１〜１６の整数である。
【００７２】
【化１２】
2007025530.tif 000014
【００７３】
【化１３】
2007025530.tif 000015
【００７４】
【化１４】
2007025530.tif 000016
【００７５】
【化１５】
2007025530.tif 000017
【００７６】
【化１６】
2007025530.tif 000018
【００７７】
【化１７】
2007025530.tif 000019
【００７８】
【化１８】
2007025530.tif 000020
【００７９】
【化１９】
2007025530.tif 000021
【００８０】
シラン化合物の夫々は、置換基Ａの化学的特性に応じて配向膜の耐光性を向上させる他にも、液晶装置の表示性能を高めるための各種化学的特性を有している。より具体的には、オクタデシルトリエトキシシラン（化合物１）は疎水性を有しており、配向膜の表面におけるシラノール基の生成を抑制できる。トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン（化合物２）及びｐ−トリフルオロメチルフェニルトリメトキシシラン（化合物７）は撥水性を有しているため、オクタデシルトリエトキシシラン（化合物１）と同様にシラノール基の生成を抑制できる。また、ビニルトリエトキシシラン（化合物３）、フェニルトリメトキシシラン（化合物４）、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（化合物５）、ｐ−スチリルトリメトキシシラン（化合物６）、ｐ−トリフルオロメチルフェニルトリメトキシシラン（化合物７）、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（化合物８）、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（化合物９）は液晶親和性が高いため、他のシラン化合物を用いて配向膜の表面を処理する場合に比べて配向制御力が大きくすることが可能である。化合物１乃至９の化学構造を下記化学式（１１）乃至（１９）に順に示す。
【００８１】
これら例示したシラン化合物１乃至９を用いて配向膜の表面を処理することによって、液晶分子及び配向膜間の光化学反応を抑制できるだけでなく、配向膜の表面に生成されるシラノール基の抑制、或いは配向膜の配向制御力の向上を図ることが可能であり、より効果的に液晶装置の寿命を延ばすことができる。
【００８２】
以上説明したように本発明に係る液晶装置によれば、配向膜の表面に存在するシラノール基が光化学反応によって液晶分子と結合することを抑制でき、例えばＳｉＯ又はＳｉＯ２等の無機材料を基板面に斜方蒸着させることによって形成された配向膜及び液晶分子の光化学反応を低減でき、長期間に亘って高品質の画像を表示することが可能である。加えて、配向膜の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基のうち３０％以上をシラン化合物と結合させることによって配向膜の耐光性は十分な水準に高めることができる。よって、液晶装置の製造プロセスにおいて、配向膜の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上にシラン化合物が結合するように、このシラン化合物で処理するために許容される処理時間に応じて配向膜の処理時間を設定することが可能である。したがって、シラノール基の略全てにシラン化合物を結合させるために要する表面処理時間に比べて、化学反応論的に見て格段に短い時間で、液晶分子と光化学反応しない配向膜を備えた液晶装置を形成できる。
（液晶装置の製造方法）
次に図９を参照しながら、上述の液晶装置１を製造するための液晶装置の製造方法を説明する。図９は、液晶装置１の製造プロセスの各工程を説明するためのフローチャートである。
【００８３】
図９において、ＴＦＴアレイ基板１０上に、例えば蒸着やスパッタリング等による成膜、エッチングやフォトグラフィ等によるパターンニング、熱処理などによって、データ線６ａや走査線１１ａ、ＴＦＴ３０等が作り込まれた積層構造９０（図３参照）の最上層に、例えばスパッタリングによりＩＴＯから画素電極９ａを形成する（ステップＳ１１）。
【００８４】
続いて、配向膜形成工程によって、例えば斜方蒸着法を、ＴＦＴアレイ基板１０に対して施すことで、ＴＦＴアレイ基板１０における画素電極９ａが形成された基板面上にシリカ（ＳｉＯ２）からなる配向膜１６を例えば約４０ｎｍの膜厚で形成する（ステップＳ１２）。尚、配向膜１６は、異方性スパッタリングや例えばインクジェット法等の塗布法によって形成してもよい。この際、蒸着源から発生されたシリカ（ＳｉＯ２）等の無機材料の蒸気流が、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面上において、積層構造９０の最表面と接触することにより、積層構造９０上に無機材料が蒸着する。基板面上に蒸着した無機材料の柱状構造物１６ａが基板面に対して所定の角度をなして配列することで、無機材料が基板面上に堆積する。
【００８５】
次に、シラン化合物を溶剤に溶解させたシラン化合物溶液を用いてＴＦＴアレイ基板１０が備える配向膜１６の液晶層５０に面する側の表面を処理する（ステップＳ１３）。ここで、配向膜１６の表面の単位面積当たりに存在するシラノール基の３０％以上にシラン化合物を結合させることによって配向膜１６の耐光性を高めることができるため、例えば４０℃の環境下でシラン化合物の濃度が０．１重量％となるように濃度調整されたエタノール溶液を用いて配向膜の表面を処理する場合、配向膜１６の表面がシラン化合物で被覆される割合を示す被覆率が３０％であれば配向膜１６の表面に対するシラン化合物の反応時間は１５分程度であり、被覆率を９０％にする場合に比べて反応時間が１／３程度に済む。したがって、迅速且つ効果的に配向膜の耐光性を高めることが可能である。
【００８６】
次に、シラン化合物及びその他の不純物を含まない純粋な溶剤を用いて、表面処理された配向膜１６を洗浄する（ステップ１４）。次に、配向膜１６を乾燥させる（ステップ１５）。尚、対向基板２０には、ステップ１１乃至１５と相前後して遮光膜及び対向電極が形成される（ステップ２１）と共に、配向膜２２が形成される（ステップ２２）。そして、ＴＦＴアレイ基板１０の場合と同様に、対向基板２０に形成された配向膜２２も、シラン化合物を溶解させたシラン化合物溶液を用いて表面処理される（ステップ２３）。そして、表面処理された配向膜２２は、洗浄（ステップ２４）及び乾燥（Ｓ２５）される。
【００８７】
その後、乾燥工程まで夫々終了したＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を、ＴＦＴアレイ基板１０において配向膜１６が形成された側と、対向基板２０において配向膜２２が形成された側とをシール材５２を介して貼り合わせる（ステップＳ３１）。
【００８８】
続いて、互いに貼り合わされた状態のＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間に液晶を注入し（ステップＳ３２）、液晶装置１が形成される。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態の液晶装置の製造方法によれば、上述した液晶装置を製造することができる。ここで特に、配向膜の表面がシラン化合物で被覆される割合を示す被覆率が３０％であれば配向膜の耐光性は十分な水準に維持されるため、製造プロセスの許容範囲内で迅速且つ効果的に配向膜の耐光性を高めることが可能である。
【００９０】
（電子機器）
次に、上述した液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。
【００９１】
まず、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図１０は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。図１０に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇに入射される。
【００９２】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、ＲおよびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
【００９３】
ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
【００９４】
なお、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
【００９５】
次に、液晶装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図１１は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図１１において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。この液晶表示ユニット１２０６は、先に述べた液晶装置１００５の背面にバックライトを付加することにより構成されている。
【００９６】
さらに、液晶装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図１２は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図１２において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、反射型の液晶装置１００５を備えるものである。この反射型の液晶装置１００５にあっては、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。
【００９７】
尚、図１０乃至図１２を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【００９８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置、液晶装置の製造方法及び該液晶装置を備えてなる電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´の断面図である。
【図３】配向膜による液晶の配向について説明するための模式図である。
【図４】複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。
【図５】表面処理が施されていない配向膜の表面を示す模式図である。
【図６】表面処理が施された配向膜の表面（その１）を示す模式図である。
【図７】表面処理が施された配向膜の表面（その２）を示す模式図である。
【図８】本願発明者が行った実験結果を示すグラフである。
【図９】本実施形態に係る液晶装置の製造プロセスの各工程を説明するためのフローチャートである。
【図１０】液晶装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。
【図１１】液晶装置を適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図１２】液晶装置を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１００】
９ａ・・・画素電極、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、１０ａ・・・画像表示領域、１６、２２・・・配向膜、２０・・・対向基板、２１・・・対向電極、５０・・・液晶層、１０１・・・データ線駆動回路、１０４・・・走査線駆動回路
【図１】
2007025530.tif 000032
【図２】
2007025530.tif 000033
【図３】
2007025530.tif 000034
【図４】
2007025530.tif 000035
【図５】
2007025530.tif 000036
【図６】
2007025530.tif 000037
【図７】
2007025530.tif 000038
【図８】
2007025530.tif 000039
【図９】
2007025530.tif 000040
【図１０】
2007025530.tif 000041
【図１１】
2007025530.tif 000042
【図１２】
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